-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einer Pumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, nach der Gattung des Anspruchs 1.
-
Eine solche Pumpe in Form einer Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die
DE 199 07 311 A1 bekannt. Diese Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement auf, das wiederum einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist. Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse auf mit einem Innenraum, in dem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist. Der Pumpenkolben wird durch die Antriebswelle über einen Rollenstößel in einer Hubbewegung angetrieben. In den Innenraum wird über einen Zulauf Kraftstoff zugeführt und über einen Ablauf kann Kraftstoff aus dem Innenraum abströmen. Die Verbindung des Innenraums mit dem Ablauf wird durch ein Überströmventil gesteuert, das bei Erreichen seines Öffnungsdrucks die Verbindung des Innenraums mit dem Ablauf öffnet, so dass der Druck im Innenraum begrenzt wird. Bei seiner Hubbewegung bewegt sich der Pumpenkolben abwechselnd in den Innenraum hinein und aus diesem heraus, wodurch Druckschwankungen im Innenraum erzeugt werden. Diese Druckschwankungen können durch das Überströmventil nicht oder nur teilweise ausgeglichen werden, wobei Kraftstoff aus dem Innenraum auch in den Zulauf verdrängt werden kann. Dies führt auch zu Druckschwankungen im Zulauf der Pumpe, die wiederum die Förderung der Pumpe beeinträchtigen können, insbesondere wenn der Zulauf zum Innenraum auch mit einem Zulauf zum wenigstens einen Pumpenelement verbunden ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass Druckschwankungen im Innenraum durch die abhängig vom Hub des Pumpenkolbens gesteuerte Verbindung mit dem Ablauf besser ausgeglichen werden können.
-
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pumpe angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine besonders wirkungsvolle Reduzierung von Druckschwankungen im Innenraum. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine einfache Steuerung der Verbindung des Innenraums mit dem Ablauf ohne zusätzliche Bauteile. Die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 5 und 6 ermöglichen auf konstruktiv einfache Weise die Steuerung der Verbindung des Innenraums mit dem Ablauf durch die Antriebswelle. Die Ausbildung gemäß Anspruch 7 ermöglicht ebenfalls auf einfache Weise eine Steuerung der Verbindung des Innenraums mit dem Ablauf ohne zusätzliche Bauteile. Die Ausbildung gemäß Anspruch 8 ermöglicht auf konstruktiv einfache Weise eine Steuerung der Verbindung des Innenraums mit dem Ablauf durch das Stützelement.
-
Zeichnung
-
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpe in einem Längsschnitt, 2 einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Pumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 3 den Ausschnitt gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und 4 einen in 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt gemäß einem drittten Ausführungsbeispiel.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In den 1 bis 4 ist eine Pumpe dargestellt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist wenigstens ein Pumpenelement 10 auf, das wiederum einen Pumpenkolben 12 aufweist, der zumindest mittelbar durch eine Antriebswelle 14 in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung bezüglich der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 angetrieben wird. Die Antriebswelle 14 ist in einem Gehäuse der Pumpe drehbar gelagert, wobei die Lagerstellen der Antriebswelle 14 als Gleitlagerstellen 16 ausgeführt sind. Die Antriebswelle 14 weist für den Antrieb des Pumpenkolbens 12 einen Nocken 18 oder Exzenter auf.
-
Die Pumpe weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse auf. Der Pumpenkolben 12 ist in einer Zylinderbohrung 20 eines ersten Gehäuseteils 22 der Pumpe dicht geführt wobei das erste Gehäuseteil 22 nachfolgend als Zylinderkopf bezeichnet wird. Mit seinem der Antriebswelle 14 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 12 in der Zylinderbohrung 20 einen Pumpenarbeitsraum 24. Der Pumpenarbeitsraum 24 weist über ein Einlassventil 26, das beispielsweise ein in den Pumpenarbeitsraum 24 hinein öffnendes Einlassrückschlagventil ist, eine Verbindung mit einem beispielsweise von einer Förderpumpe herführenden Zulauf 28 auf, über den der Pumpenarbeitsraum 24 beim radial nach innen zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 12 mit Kraftstoff befüllt wird. Der Pumpenarbeitsraum 24 weist außerdem über ein Auslassventil 30, das beispielsweise ein aus dem Pumpenarbeitsraum 24 heraus öffnendes Auslassrückschlagventil ist, eine Verbindung mit einem Auslass 32 auf, der beispielsweise zu einem Kraftstoffhochdruckspeicher 34 führt und über den beim radial nach außen von der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 weg gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 12 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 24 verdrängt wird.
-
Der Pumpenkolben 12 stützt sich mittelbar über einen Rollenstößel 36 am Nocken 16 der Antriebswelle 14 ab. Im Rollenstößel 36 ist eine Rolle 37 drehbar gelagert, die auf dem Nocken 16 abläuft. Der Pumpenkolben 12 ist mit dem Rollenstößel 36 in nicht näher dargestellter Weise verbunden. Der Rollenstößel 36 und mit diesem der Pumpenkolben 12 wird durch eine Feder 38 zum Nocken 16 der Antriebswelle 14 hin beaufschlagt, so dass die Rolle 37 ständig, also auch beim Saughub des Pumpenkolbens 12, in Anlage am Nocken 16 bleibt.
-
Das Gehäuse der Pumpe weist ein zweites Gehäuseteil 40 auf, in dem die Antriebswelle 14 über eine oder mehrere Lagerstellen drehbar gelagert sein kann. Außerdem kann der Zulauf 28 durch das Gehäuseteil 40 verlaufen, insbesondere durch einen Innenraum 42 des Gehäuseteils 40, in dem der Nocken 16 der Antriebswelle 14 angeordnet ist, und durch Bohrungen oder Kanäle im Gehäuseteil 40. Der Rollenstößel 36 kann in einer Aufnahme 44 im Gehäuseteil 40 geführt sein, wobei die Aufnahme 44 als Bohrung ausgebildet sein kann.
-
In den Innenraum 42 des Gehäuseteils 40 wird Kraftstoff zugeführt, beispielsweise über einen Zulauf 27, durch den auch der zum Pumpenarbeitsraum 24 des Pumpenelements 10 führende Zulauf 28 gespeist wird. Die Kraftstoffförderung in den Zulauf 27 erfolgt durch eine Förderpumpe 46, die Kraftsoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 47 ansaugt. Die Förderpumpe kann eine elektrisch angetriebene Pumpe oder eine mechanisch, beispielsweise zusammen mit der Kraftstoffhochdruckpumpe, angetriebene Pumpe sein. Es kann vorgesehen sein, dass der Zulauf 28 zum Pumpenelement 10 durch den Innenraum 42 erfolgt, also die gesamte von der Förderpumpe 46 geförderte Kraftstoffmenge in den Innenraum 42 gelangt und von diesem zum Pumpenelement 10. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Zulauf 27 zum Innenraum 42 und der Zulauf 28 zum Pumpenarbeitsraum 24 durch die Förderpumpe 46 parallel befüllt werden. Im Zulauf 28 zwischen der Förderpumpe 46 und dem Pumpenelement 10 kann eine Kraftstoffzumesseinrichtung 48 vorgesehen sein, die beispielsweise als Proportionalventil ausgebildet sein kann, durch das ein variabler Durchflussquerschnitt im Zulauf 28 zum Pumpenelement 10 eingestellt werden kann. Durch die Kraftstoffzumesseinrichtung 48 kann die vom Pumpenelement 10 in den Hochdruckspeicher 34 geförderte Kraftstoffmenge variabel eingestellt werden. Die Kraftstoffzumesseinrichtung 48 wird durch ein elektronisches Steuergerät 49 angesteuert.
-
Der Innenraum 42 des Gehäuseteils 40 weist außerdem einen Ablauf 50 auf, über den Kraftstoff aus dem Innenraum 42 abströmen kann, beispielsweise in einen Rücklauf 51 zum Kraftstoffvorratsbehälter 47. Es kann vorgesehen sein, dass eine erste Verbindung des Innenraums 42 mit dem Ablauf 50 durch ein Überströmventil 52 gesteuert wird, das bei Erreichen eines vorgegebenen Drucks im Innenraum 42 öffnet und die Verbindung mit dem Ablauf 50 öffnet. Wenn der Druck im Innenraum 42 unterhalb des Öffnungsdrucks des Übrströmventils 52 liegt ist dieses geschlossen und der Innenraum 42 vom Ablauf 50 getrennt. Bei seiner Hubbewegung bewegt sich der Pumpenkolben 12 mit dem Rollenstößel 36 abwechselnd in den Innenraum 42 hinein und aus diesem heraus, wodurch das Volumen des Innenraums 42 verändert wird und Druckschwankungen im Innenraum 42 erzeugt werden. Insbesondere wenn nur ein Pumpenelement 10 vorhanden ist treten starke Druckschwankungen auf. Wenn mehrere Pumpenelemente 10 vorgesehen sind, die nicht synchron fördern, können die Druckschwankungen geringer gehalten werden.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Innenraum 42 zusätzlich oder alternativ zu der durch das Überströmventil 52 gesteuerten Verbindung wenigstens eine andere Verbindung zum Ablauf 50 aufweist, die abhängig vom Hub des Pumpenkolbens 12 gesteuert wird. Die andere Verbindung des Innenraums 42 mit dem Ablauf 50 wird insbesondere derart gesteuert, dass diese im Bereich eines mittleren Hubs des Pumpenkolbens 12 wenn sich dieser von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt in den Innenraum 42 hinein bewegt, geöffnet ist und in anderen Bereichen des Hubs des Pumpenkolbens 12 geschlossen ist.
-
In 2 ist die Pumpe ausschnittsweise gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Steuerung der Verbindung des Innenraums 42 mit dem Ablauf 50 durch die Antriebswelle 14 erfolgt. Die Antriebswelle 14 weist im Bereich zumindest einer ihrer Gleitlagerstellen 16 einen Lagerzapfen 54 auf, der direkt oder über eine Lagerbuchse in einer Bohrung des Gehäuseteils 40 drehbar gelagert ist. Der Lagerzapfen 54 schließt sich in axialer Richtung an den im Innenraum 42 angeordneten Nocken 18 der Antriebswelle 14 an und der Lagerzapfen 54 weist an seinem dem Nocken 18 und somit dem Innenraum 42 zugewandten Randbereich in seinem Außenmantel wenigstens eine Abflachung 56 auf. Die Abflachung 56 ist in einem Umfangsbereich der Antriebswelle 14 angeordnet, in dem eine abfallende Flanke des Nockens 18 an der Antriebswelle 14 angeordnet ist. Im Gehäuseteil 40 ist ein an der Gleitlagerstelle 16 im Bereich des Außenmantels des Lagerzapfens 54 der Antriebswelle 14 in dessen dem Nocken 18 zugewandtem Randbereich mündender Kanal, insbesondere in Form einer Bohrung 58 vorgesehen. Die Bohrung 58 mündet an ihrem anderen Ende in den Ablauf 50, der beispielsweise in Form eines Kanals oder einer Bohrung im Gehäuseteil 40 ausgebildet ist. Die Bohrung 58 verläuft geneigt zur Längsachse 15 der Antriebswelle 14 ausgehend von ihrer Mündung an der Gleitlagerstelle 16 zur ihrer Mündung in den Ablauf 50 von der Längsachse 15 der Antriebswelle 14 weg.
-
In Drehwinkelbereichen der Antriebswelle 14, in denen sich deren Abflachung 56 nicht in Überdeckung mit der Mündung der Bohrung 58 befindet, ist die Verbindung des Innenraums 42 mit dem Ablauf 50 getrennt. In dem Drehwinkelbereich der Antriebswelle 14, in dem sich deren Abflachung 56 in Überdeckung mit der Mündung der Bohrung 58 befindet, ist die Verbindung des Innenraums 42 über die Bohrung 58 mit dem Ablauf 50 geöffnet und Kraftstoff kann aus dem Innenraum 42 in den Ablauf 50 abströmen. Der Nocken 18 kann ein Einfachnocken sein, so dass bei jeder Umdrehung des Antriebswelle 14 der Pumpenkolben 12 nur einen Saug- und Förderhub ausführt. In diesem Fall ist es ausreichend wenn die Antriebswelle 14 nur einer Abflachung 56 aufweist. Der Nocken 18 kann jedoch auch ein Mehrfachnocken, beispielsweise ein Doppel- oder Dreifachnocken sein, wobei der Pumpenkolben 12 in diesen Fällen mehrere Saug- und Förderhübe bei jeder Umdrehung der Antriebswelle 14 aus. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Antriebswelle 14 mehrere, vorzugsweise entsprechend der Anzahl der Saughübe des Pumpenkolbens 12 pro Umdrehung der Antriebswelle 14 gewählte Abflachungen 56 aufweist, so dass der Innenraum bei jedem Saughub des Pumpenkolbens 12 mit dem Ablauf 50 verbunden ist.
-
In 3 ist die Pumpe ausschnittsweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der grundsätzliche Aufbau der Pumpe gleich ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel und die Steuerung der Verbindung des Innenraums 42 mit dem Ablauf 50 ebenfalls durch die Antriebswelle 14 erfolgt. Die Antriebswelle 14 weist am Außenmantel ihres Lagerzapfens 54 in der Gleitlagerstelle 16 wenigstens eine Abflachung 60 auf, die in einem in axialer Richtung dem Nocken 18 abgewandten Randbereich des Lagerzapfens 54 angeordnet ist. Im Gehäuseteil 40 ist ein an der Gleitlagerstelle 16 im Bereich des Außenmantels des Lagerzapfens 54 der Antriebswelle 14 in dessen dem Nocken 18 abgewandtem Randbereich mündender Kanal, insbesondere in Form einer Bohrung 62 vorgesehen. Die Bohrung 62 mündet an ihrem anderen Ende in den Innenraum 42. Die Bohrung 62 verläuft geneigt zur Längsachse 15 der Antriebswelle 14 ausgehend von ihrer Mündung an der Gleitlagerstelle 16 zur ihrer Mündung in den Innenraum 42 von der Längsachse 15 der Antriebswelle 14 weg. Zwischen dem Ende des Lagerzapfens 54 und dem angrenzenden Gehäuseteil 40 ist ein Raum gebildet, der mit dem Ablauf 50 verbunden ist. Die Funktion der Steuerung der Verbindung des Innenraums 42 mit dem Ablauf 50 durch die Antriebswelle 14 ist gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Es können auch mehrere Abflachungen 60 entsprechend der Anzahl der Saughübe des Pumpenkolbens 12 pro Umdrehung der Antriebswelle 14 vorgesehen sein.
-
In 4 ist die Pumpe ausschnittsweise gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Steuerung der Verbindung des Innenraums 42 mit dem Ablauf 50 durch den Rollenstößel 36 erfolgt. Am Umfang der Aufnahme 44 des Rollenstößels 36 im Gehäuseteil 40 mündet eine Bohrung 66, die an ihrem anderen Ende mit dem Ablauf 50 verbunden ist. Der Rollenstößel 36 oder ein Stößelkörper des Rollenstößels 36 ist topfförmig ausgebildet, wobei dessen Boden 67 der Antriebswelle 14 zugewandt ist und der Rollenstößel 36 über einen an den Boden 67 auf dessen der Antriebswelle 14 abgewandter Seite anschließenden Mantel 68 in der Aufnahme 44 geführt ist. Im Boden 67 ist wenigstens eine Öffnung 69 vorgesehen, die eine Durchströmung des Rollenstößels 36 bei dessen Hubbwegung in der Aufnahme 44 ermöglicht. Im Mantel 68 des Rollenstößels 36 ist eine Öffnung 70, beispielsweise in Form einer Bohrung, vorgesehen. Die Öffnung 70 ist im selben Umfangsbereich der Aufnahme 44 angeordnet wie die Bohrung 66, so dass die Öffnung 70 bei der Hubbewegung des Pumpenkolbens 12 und damit des Rollenstößels 36 in Überdeckung mit der Bohrung 66 gelangt. Es kann vorgesehen sein, dass der Mantel 68 des Rollenstößels 36 an der Mündung der Öffnung 70 eine die Mündung umgebende Abflachung oder Nut 72 aufweist, die sich insbesondere in Richtung der Längsachse des Rollenstößels 36 erstreckt. Durch die Abflachung oder Nut 72 wird erreicht, dass die Öffnung 70 sich über einen größeren Bereich der Hubbewegung des Rollenstößels 36 mit der Bohrung 66 überdeckt und somit der Innenraum 42 mit dem Ablauf 50 verbunden ist. Alternativ kann die Abflachung oder Nut 72 anstatt am Rollenstößel 36 auch an der Mündung der Bohrung 66 in der Aufnahme 44 vorgesehen sein.
-
Der Querschnitt der Verbindung, die wie vorstehend beschrieben durch die Antriebswelle 14 über die wenigstens eine Abflachung 56 oder durch den Rollenstößel 36 über die Öffnung 70 gesteuert wird, ist so bemessen, dass bei allen Drehzahlen der Antriebswelle 14 eine insbesondere für die Wärmeabfuhr der Pumpe ausreichende Kraftstoffmenge aus dem Innenraum 42 abströmen kann. Jedoch sollte die abströmende Kraftstoffmenge auch nicht zu groß sein, da ansonsten zu viel Energie für den Kraftstofftransport aufgewendet werden muss. Beispielsweise kann der Querschnitt der Verbindung so ausgelegt sein, dass eine gemittelte abströmende Kraftstoffmenge zwischen etwa 50 und 70 l/h erreicht wird. Der Querschnitt der Verbindung ist beispielsweise so ausgelegt, dass bei geöffneter Verbindung ein momentaner Kraftstoffabfluss zwischen etwa 100 l/h bis etwa 500 l/h ermöglicht ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
